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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
ING. FERNANDO LOPEZ ARAMBURU email:
[email protected]
INFORME DE LABORATORIO Curso Título de Laboratorio Fecha de Laboratorio
Integrantes
Laboratorio de Electrónica
M 3
Sección LAB #:
Rectificador de onda completa con toma central 25 de septiembre de 2014
Nombres
Código
Correo
Patricio Aramburu Reynaga DavidHuaman Flores MiltonMañuico Salas Josepaulo Palomino Jauregui
20112593H 20092031J 20112599F 20122080C
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Resumen: En la experiencia de laboratorio realizamos el laboratorio #3, “Rectificador de onda completa con toma central”, en el cual procedimos a ensamblar el circuito especificado en la guía. El circuito consta de dos diodos 1N4004, un resistor de 1.8Ω 2W, un resistor de 2.2kΩ 2.2kΩ y un transformador de 220 V AC. En la práctica quitamos laresistencia de 1.8Ω 2W y la reemplazamos por un cable (cortocircuito). Medimos y apuntamos loa dato pedidos en la guía de laboratorio. PALABRAS CLAVE: CLAVE: Guía de laboratorio, diodo, toma central.
1 INTRODUCCION
Figura 1.1. Rectificador de onda completa con transformador con derivación central
Rectificación de onda completa – Transformador con derivación central. En la figura 1.1 aparece un rectificador de onda completa muy conocido con solo dos diodos, pero que requiere un transformador con derivación central (CT, por sus siglas en ingles) para establecer la señal de entrada a través de cada sección del secundario del transformador. Durante la parte positiva de V i aplicada al primario del transformador, la red aparecerá como se muestra en la figura 1.2. El diodo D 1 asume el equivalente de cortocircuito y el D2 el equivalente de circuito abierto, como lo determinan los voltajes secundarios y las direcciones de la corriente resultantes. El voltaje de salida aparecerá como se muestra en la figura 1.2.
Figura 1.2. Condiciones de la red en la región positiva V i
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. Durante la parte negativa de la entrada la red aparece como se muestra en la figura 1.3 y los roles de los diodos se invierten pero mantienen la misma polaridad del voltaje a través del resistor de carga R. El efecto neto es la misma salida que aparece en la figura 1.4 con los mismos niveles de cd.
2 CONTENIDO SIMULACION El rectificador de onda completa con transformador con toma central que usamos en la experiencia de laboratorio tenía las siguientes características
Figura 1.3. Condiciones de la red en la región negativa V i
Al medir el voltaje AC de las dos entradas del transformador las mediciones fueron 15.4 Vac y 15.2 Vac, como se muestra en la figura. Los valores obtenidos en la simulación fueron:
En la carga
Figura 1.4. Forma de onda de entrada y salida para un rectificador de onda completa.
PIV La red de la figura 1.5 nos ayudara a determinar el PIV neto para cada diodo de este rectificador de onda completa. Insertando el valor máximo del voltaje secundario y Vm como se establece en la malla adjunta el resultado es Transformador con derivación rectificador de onda completa
Voltaje AC en la carga = 6.604V Voltaje DC en la carga = 13.163V
central,
Figura 1.5. Determinación del nivel de PIV para diodos del rectificador de onda completa con transformador con derivación central.
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. Voltaje pico = 21.109V Voltaje mínimo = -7.301 mV El periodo es 8.336 ms entonces la frecuencia es 120 Hz
En el diodo D 2
También colocando el multímetro en serie con la carga y midiendo la corriente que circula por esta.
Corriente AC en el diodo D 2 = 3.643 mA Corriente DC en el diodo D 2 = 2.97 mA Corriente AC que circula por la carga = 3.002 mA Corriente DC que circula por la carga = 5.98 mA
En los diodos
La grafica es la misma en ambos diodos. Voltaje pico (voltaje mínimo) = -42.623V El periodo es 16.667 ms entonces la frecuencia es 60 Hz
Voltaje DC en el diodo D 1 = -13.164V El voltaje en el diodo D 2 es el igual que en el diodo D1
También colocando el multímetro en serie con el diodo y midiendo la corriente q circula por este.
En Rs (en el grafico R2)
En el diodo D1
Voltaje DC en R s = -10.753 mV, es prácticamente 0 V. En la experiencia de laboratorio no consideramos esta resistencia y la reemplazamos por un cable (cortocircuito), el cual no hizo variar de gravedad los datos tomados.
Corriente AC en el diodo D 1 = 3.692 mA Corriente DC en el diodo D1 = 3.01 mA
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. Simulación invirtiendo los diodos
Corriente AC que circula por la c arga = 3.002 mA Corriente DC que circula por la c arga = -5.98 mA
En comparación con el circuito anterior el voltaje DC y la corriente DC cambiaron de signo, esto es porque la corriente circula en sentido inverso al s entido anterior.
En la carga
En los diodos
Colocando el positivo al ánodo del diodo y el negativo al cátodo del diodo resulta lo siguiente:
Voltaje AC en la carga = 6.604V Voltaje DC en la carga = -13.153V
Voltaje DC en el diodo D 1 = -13.164V El voltaje en el diodo D 2 es el igual que en el diodo D1 También colocando el multímetro en serie con el diodo y midiendo la corriente q circula por este. En el diodo D 1
Voltaje pico = -21.109V El periodo es 8.336 ms entonces la frecuencia es 120 Hz Corriente AC en el diodo D 1 = 3.691 mA Corriente DC en el diodo D 1 = 3.01 mA
También colocando el multímetro en serie con la carga y midiendo la corriente que circula por esta se obtiene:
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. En el diodo D2 Error Icarga AC = Error Icarga DC =
Error Vdiodo DC =
Error Vpico carga =
Estos errores se deben: En la experiencia de laboratorio no usamos la resistencia Rs sino que la reemplazamos por un cable. Entre estos puntos del cable el voltaje es 0 V y en la resistencia se aproxima a 0 V. En la experiencia de laboratorio dedujimos que el voltaje y la corriente que pasa ambos diodos son iguales, pero en realidad difieren en décimas, lo cual altera el error. Los instrumentos de medición usados no son precisos y conllevan al error.
Corriente AC en el diodo D 2 = 3.642 mA Corriente DC en el diodo D2 = 2.97 mA
3. Dibuje la forma de onda de la carga. Como se vio en la simulación y en la experiencia de laboratorio. - Para el primer circuito la forma de onda en la carga es:
La grafica es la misma en ambos diodos. Voltaje pico (voltaje máximo) = 42.623V El periodo es 16.667 ms entonces la frecuencia es 60 Hz
CUESTIONARIO 1. Haga una tabla comparando los valores teóricos con los valores experimentales.
Vcarga AC Vcarga DC Icarga AC Icarga DC Vdiodo DC Vpico carga
Teórico 6.604 V 13.163 V 3.002 mA 5.98 mA --13.164 21.109 V
Con voltaje pico de 21.4V
Experimental 6.61 V 13.3 V 3.00455 mA 6.04545 mA -13.34 V 21.4 V
-
Para el segundo circuito ( con diodos invertidos) la forma de onda en la carga es:
2. ¿Qué porcentaje de error hay entre los valores experimentales y los teóricos? ¿Cómo explica esto? Error Vcarga AC =
Error Vcarga DC =
Con voltaje pico de -21.4 V
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. 4. ¿Cuánto es la máxima tensión inversa que soportan los diodos? La tensión inversa que tienen que soportar los diodos es la mitad de la que tienen que soportar los diodos en el rectificador de onda completa con 2 diodos Según los datos recopilados en el laboratorio el voltaje pico = 26.2V
Y llamaremos Vi a la tensión de entrada, luego la corriente para la carga y el diodo (en el semiciclo de conducción de este) será: Mientras que en el siguiente semiciclo:
De manera que en dos semiciclos contiguos, la corriente en la carga (iRL) y en la de un diodo (i D) tendrían la forma:
5. ¿Por qué al medir la tensión en el diodo, resulta negativa? Por qué cuando el diodo conduce el voltaje entre el ánodo y cátodo es aproximadamente 0.7 volts y cuando no conduce recibe todo el voltaje de la fuente polarizándose de forma inversa o negativa.
POR LO QUE NOTORIAMENTE SE CUMPLE QUE :
6. ¿Qué sucede cuando se invierten los diodos? Los caminos por el cual se alimenta la carga, cambian de posición, Ya que en el puente rectificador encienden en el Semiciclo positivo, y en el Semiciclo negativo, estos cambian de encendido a apagado y viceversa cambiando en si la polaridad de la c arga. 7.
9. ¿Por qué en este circuito no se debe invertir un solo diodo?
¿Para quépuede servir Rs?
Las resistencias tienen una función primordial en un circuito eléctrico, ya que controlan (limitan) la intensidad de corriente eléctrica a través de un conductor, protegiendo a los conductores de sufrir desperfectos por sobre intensidades o cortocircuitos. En este circuito, Rs (o R1) tiene la función de proteger al transformador ante una conexión accidental en lugar de colocar a la carga (que es de 2.2kΩ). Usualmente se colocan resistencias de bajo ohmiaje, este valor depende de la corriente nominal del transformador. 8. ¿Qué relación hay entre la corriente promedio en un diodo y la corriente en la carga? Debido a que cualquiera de los diodos, conducen en solo uno de los semiciclos (el + ó el -) de la tensión de alimentación.
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. 12. Determine potencia en carga, potencia en diodos y potencia del sistema.
Se puede observar en la simulación en donde un solo diodo es invertido, la tensión de salida está expresado en nano voltios, esto es debido a que en cada semiciclo los diodos conducen a la vez y es entonces que las tensiones de entrada se suman y se cancelan.
Potencia en la carga:
10. ¿Por qué no es conveniente usar este circuito con alta corriente?
Potencia en el diodo 1:
11. Indique y explique sus observaciones y conclusiones.
En la experiencia de laboratorio no usamos la resistencia Rs sino que la reemplazamos por un cable. Entre estos puntos del cable el voltaje es 0 V y en la resistencia se aproxima a 0 V. Pudimos deducir que el voltaje y la corriente que pasa ambos diodos son iguales, pero en realidad difieren en décimas, lo cual altera el error. Los instrumentos de medición usados no son precisos y conllevan al error.
Potencia en el diodo 2:
13. Grafique las ondas de voltaje y corriente, si la carga es R-L (inductiva).
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.
Para este caso se utiliza una carga inductiva. El rizado puede ser más pequeño de acuerdo a los valores de la bobina y de la carga. -3
3
= 10x10 /2.2x10 = 4.67x10-6 seg
3 REFERENCIAS [1] Robert L. Boylestad y Louis Nashelsky, “Electrónica: Teoría de circuitos”,
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